(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の振動モータを用いてタッチパネル全域を均一に振動させることができる入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１は、情報入力を行う入力操作面を有するタッチパネル２と、回転軸８周りに偏芯した錘７を回転することにより振動を発生し、それぞれがタッチパネル２もしくはタッチパネル２に結合された構造体に取り付けられる複数の振動モータ４と、入力操作面で情報入力が行われたことを検出する情報入力検出手段３と、情報入力検出手段３にて情報入力が行われたことが検出されたときに、複数の振動モータ４の回転速度、回転方向および回転タイミングがそれぞれ揃うように、複数の振動モータ４を同期させて振動させる振動制御手段６と、を備える。【選択図】図１
2013050920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報入力を行う入力操作面を有するタッチパネルと、
回転軸周りに偏芯した錘を回転させることにより振動を発生し、それぞれが前記タッチパネルに取り付けられる複数の振動モータと、
前記入力操作面で情報入力が行われたことを検出する情報入力検出手段と、
前記情報入力検出手段にて情報入力が行われたことが検出されたときに、前記複数の振動モータの回転速度、回転方向および回転タイミングがそれぞれ揃うように、前記複数の振動モータを同期させて振動させる振動制御手段と、を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記複数の振動モータは、前記タッチパネルの入力操作面の全域に均一に振動が伝達されるように、前記タッチパネルの入力操作面とは反対側の面もしくは該タッチパネルに結合された構造体に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記振動制御手段は、前記複数の振動モータのそれぞれの前記錘の回転位置を揃えた状態で、前記複数の振動モータのそれぞれに同一の駆動信号を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記振動制御手段は、前記複数の振動モータのそれぞれの前記錘の回転位置を揃えた状態で、前記複数の振動モータのそれぞれに対して、周波数が整数倍の関係にあり位相の揃った駆動信号を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項５】
前記錘は、対応する振動モータの回転停止時に重力により最下方の初期位置に復帰することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の入力装置。
【請求項６】
前記錘の回転位置を検出する錘位置検出手段を備え、
前記振動制御手段は、前記錘位置検出手段にて前記錘が検出された時点で、前記複数の振動モータの回転を停止させ、その後に前記複数の振動モータの回転駆動を開始する際には、前記錘位置検出で検出された前記錘の回転位置から前記複数の振動モータを同期させて回転させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の入力装置。
【請求項７】
前記複数の振動モータのそれぞれは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動させることが可能な入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話を初めとする種々の電子機器において、タッチパネルと振動モータを搭載する例が増えている。振動モータは主に、着信を初めとする種々の情報をユーザに報知する触覚機能として用いられる。タッチパネルは、必要に応じて、入力選択ボタンの画像を切り替えることができ、機械的なボタンを設けなくても、多種類の入力および選択を行うことができることから、部品コストの削減のためにも望ましい。また、機械的なボタンが不要となることで、機器の構造が簡素化されて信頼性が向上し、かつ機械的なボタンによるデザイン上の制約がなくなり、製品デザイン上も好ましい。
【０００３】
ところが、タッチパネルは、キーの押圧感が得られないため、誤操作が生じやすい。また、押圧感が得られないことで、ユーザに不安感を与え、入力しづらいという印象も与えてしまう。
【０００４】
このような不具合を解消する一方策として、タッチパネル上でキーを操作したときに、タッチパネルを振動させてユーザに打鍵感を与えることが考えられる。
【０００５】
タッチパネルを振動させるには、タッチパネルに振動モータを取り付けなければならない。ところが振動モータの振動はそれほど大きくないため、振動モータの取り付け位置付近と、それ以外の場所では、タッチパネル上の振動の大きさが異なってしまう。
【０００６】
そこで、タッチパネルの複数箇所にそれぞれ別個に振動モータを取り付けて、タッチパネルの全域で均一な振動が得られるようにすることが考えられる。
【０００７】
ところが、複数の振動モータはそれぞれ別個に振動するため、そのままでは、振動が打ち消し合ったりして、タッチパネル全域で均一に振動しないおそれがある。
【０００８】
特許文献１には、複数の振動アクチュエータの同期を取ることが記載されているが、同期を取る理由は、個々の振動アクチュエータの振動エネルギーが小さいため、複数の振動アクチュエータを設けることで、大きな振動エネルギーを得ることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００８−５４６５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１は、例えばゲーム機のように、大きな振動エネルギーを発生させる必要がある機器での利用を念頭に置いており、広い面積で均一な振動を行わせることは念頭に置いていない。したがって、特許文献１の技術を利用して、タッチパネル面の振動を行わせたとしても、タッチする場所によって、振動量が大きく変動するおそれがあり、操作者に必要以上の違和感を与えるおそれがある。
【００１１】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、複数の振動モータを用いてタッチパネル全域を均一に振動させることができる入力装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、情報入力を行う入力操作面を有するタッチパネルと、
回転軸周りに偏芯した錘を回転させることにより振動を発生し、それぞれが前記タッチパネルに取り付けられる複数の振動モータと、
前記入力操作面で情報入力が行われたことを検出する情報入力検出手段と、
前記情報入力検出手段にて情報入力が行われたことが検出されたときに、前記複数の振動モータの回転速度、回転方向および回転タイミングがそれぞれ揃うように、前記複数の振動モータを同期させて振動させる振動制御手段と、を備えることを特徴とする入力装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の振動モータを同期させて駆動することで、タッチパネル全域を均一に振動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る入力装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】複数のモータドライバを設けた入力装置の一例を示すブロック図。
【図３】位置検出センサを用いて錘の位置を検出する方法を説明する図。
【図４】複数の振動モータの駆動信号の信号波形の一例を示す図。
【図５】タッチパネル上の振動モータの配置の一例を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）はタッチパネルの入力操作面に伝達される振動方向および振動エネルギーを模式的に矢印で表した図。
【図６】（ａ）は３個の扁平振動モータをタッチパネルに取り付けた入力装置の一変形例を示す斜視図、（ｂ）はタッチパネルの入力操作面の振動方向を矢印で表した図。
【図７】本発明の一変形例に係る入力装置１ａの側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態に係る入力装置１の概略構成を示すブロック図である。図１の入力装置１は、タッチパネル２と、タッチパネルＩＣ（情報入力検出手段）３と、複数の振動モータ４と、モータドライバ５と、モータドライブ信号生成器（振動制御手段）６とを備えている。
【００１７】
タッチパネル２は、情報入力を行う入力操作面を有する。この入力操作面の反対側の面に複数の振動モータ４が取り付けられる。これら振動モータ４は、回転軸８に偏って取り付けられる錘７を備えており、この錘７が回転し、モータ本体９が振動する。モータ本体９は、タッチパネル２に取り付けられており、モータ本体９の振動はタッチパネル２に伝達されることになる。
【００１８】
振動モータ４の数は、２個以上であれば、数に制限はない。実際には、タッチパネル２の面積に応じて、タッチパネル２の全域で均一な振動が得られるだけの数の振動モータ４が設けられる。
【００１９】
タッチパネル２には、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などの種々の方式があるが、本実施形態のタッチパネル２は、どの方式にも適用可能である。
【００２０】
本実施形態に係るタッチパネル２は、ＰＣ用のキーボード（フルサイズ、ミニサイズの双方を含む）を初めとして、種々の電子機器の情報入力用のタッチパネルに適用可能である。
【００２１】
タッチパネルＩＣ３は、タッチパネル２の入力操作面を操作者がタッチしたことを検出する検出機能を持ち、さらにタッチパネル２に表示される画像を制御する表示制御機能を有する場合もある。
【００２２】
モータドライバ５は、複数の振動モータ４のそれぞれを駆動するための駆動信号を各振動モータ４に供給する。モータドライブ信号生成器６は、タッチパネルＩＣ３でタッチが検出されると、モータドライバ５に対して振動モータ４の駆動を指示する信号を供給する。モータドライバ５は、モータドライブ信号生成器６からの信号に基づいて駆動信号を生成して、各振動モータ４に供給する。
【００２３】
モータドライバ５から出力される駆動信号で駆動可能な負荷量は限られている。また、各振動モータ４には、定格入力で定まる範囲の駆動信号を入力する必要がある。したがって、一つのモータドライバ５だけでは、すべての振動モータ４を駆動できないおそれがある。このような場合、モータドライバ５を複数設けて、それぞれのモータドライバ５から出力される駆動信号で、それぞれ別個の振動モータ４を駆動してもよい。
【００２４】
図２は複数のモータドライバ５を設けた入力装置１の一例を示すブロック図である。図２は、各振動モータ４ごとに別個にモータドライバ５を設けたことが図１と異なっており、その他の構成は図１と同様である。
【００２５】
図２の場合は、各モータドライバ５から出力される駆動信号は、対応する振動モータ４にしか供給されないため、後述するように、複数の振動モータ４を同期させて駆動する場合は、モータドライバ５同士を同期させて動作させて、各モータドライバ５から出力される駆動信号を同期させる必要がある。
【００２６】
以下では、図１と図２のいずれの構成にも適用可能な例を説明する。
【００２７】
本実施形態に係る振動モータ４には、例えばステッピングモータが用いられる。ステッピングモータは、ステップ単位で所定の角度ごとに回転を行うため、モータドライバ５から所定個数のパルス状の駆動信号を供給することで、所望の回転角度だけ正確に回転させることができる。また、ステッピングモータでは、パルス状の駆動信号の供給を停止すれば、モータは確実に停止するため、停止制御も容易になる。
【００２８】
ステッピングモータを振動モータ４として用いる場合は、上述したように、回転軸８に偏って錘７を取り付ければよい。
【００２９】
本実施形態は、タッチパネル２の全域での振動を均一にすることを念頭に置いており、これを実現するために、複数の振動モータ４の回転速度、回転方向および回転タイミングを揃えた状態で、複数の振動モータ４を同期させて駆動する。これにより、複数の振動モータ４の振動方向と振動量がそれぞれ揃うことになり、タッチパネル２の全域で均一な振動が得られる。
【００３０】
ところが、振動モータ４には回転軸８に偏って錘７が取り付けられているため、複数の振動モータ４の駆動開始時に、それぞれの錘７の位置が異なっていると、仮に複数の振動モータ４を同時に駆動したとしても、複数の振動モータ４の回転速度や回転方向は必ずしも同じにはならない。
【００３１】
そこで、本実施形態では、複数の振動モータ４の駆動を停止する際に、錘７の位置を揃えるようにする。これにより、その後に複数の振動モータ４の駆動を再開するときに、どの振動モータ４でも、同じ位置から錘７が回転することになり、すべての振動モータ４の振動方向と振動量を揃えることができ、タッチパネル２の全域での振動を均一化することができる。
【００３２】
錘７の位置を合わせる方法として、１）錘７が特定の位置を通過したことを検出して、その位置で錘７を停止させる方法と、２）重力を利用して錘７の重心を最下方に移動させる方法とがある。
【００３３】
上記１）の方法では、図３に示すような位置検出センサ１１を用いる。図３は位置検出センサ１１を用いて錘７の位置を検出する方法を説明する図であり、図３（ａ）は位置検出センサ１１周辺の正面図、図３（ｂ）は側面図である。位置検出センサ１１は、発光素子と受光素子を内蔵しており、発光素子は振動モータ４の回転軸８方向に光を発光する。錘７の前面には反射板１２を取り付けてあり、この反射板１２は発光素子からの光を反射する。反射された光は受光素子に入射される。錘７は、回転軸８周りに回転しており、錘７が最下方まで下がったときのみ、位置検出センサ１１の発光素子からの光を反射して、位置検出センサ１１に返す。したがって、錘７が最下方まで下がったときのみ、位置検出センサ１１は錘７を検出する。そして、位置検出センサ１１が錘７を検出すると、その位置に錘７を固定すべく、モータドライブ信号生成器６はモータドライバ５に振動モータ４の停止を指示する。これにより、モータドライバ５は振動モータ４への駆動信号の供給を停止し、振動モータ４の回転も停止する。よって、すべての振動モータ４は、錘７の回転位置を揃えた状態で停止する。
【００３４】
上記２）の方法では、モータドライバ５から振動モータ４への駆動信号の供給を停止して回転フリー状態とし、錘７が重力により自然に最下方まで下がるようにする。
【００３５】
上記１）と２）のいずれの場合も、錘７が最下方まで下がった位置で各振動モータ４が停止し、この位置から振動モータ４の駆動を再開するようにする。これにより、どの振動モータ４であっても、同じ位置から錘７が回転するようになり、振動の仕方（振動方向と振動量）も同じになる。よって、互いの振動が打ち消し合うこともなく、タッチパネル２の全域を均一に振動させることができる。
【００３６】
ここで、複数の振動モータ４にモータドライバ５から供給される駆動信号は必ずしも同一でなくてもよい。図４に示すように、各駆動信号の位相が揃っていて、かつ周波数が整数倍の関係にあれば、各振動モータ４の振動は互いに合成しあって、個々の振動モータ４の振動量よりも大きな振動量でタッチパネル２の全域を振動することができる。図４は、２つの振動モータ４の振動振幅Ｗ１，Ｗ２を合成して、より大きな振動振幅Ｗ３を生成する例を示している。
【００３７】
タッチパネル２に取り付けられる振動モータ４の数は、タッチパネル２の面積や振動モータ４の振動エネルギーによって適宜変更するのが望ましい。
【００３８】
図５はタッチパネル２上の振動モータ４の配置の一例を示す図であり、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は上面図である。
【００３９】
図５の例では、タッチパネル２の長手方向に沿って３つの振動モータ４を等間隔で配置し、各振動モータ４の回転軸８をタッチパネル２の短手方向に略平行に配置している。
【００４０】
図５（a）に示すように、本実施形態では、３つの振動モータ４の錘７の位置が同じになるようにして回転させる。これにより、振動方向も３つの振動モータ４で同じになる。なお、図５（ａ）のＸは、錘７の重心位置を表している。
【００４１】
図５（ｃ）はタッチパネル２の入力操作面に伝達される振動方向および振動エネルギーを模式的に矢印で表した図である。短い矢印線は、振動モータ４をタッチパネル２の重心位置に１個だけ設けた場合の振動を表し、長い矢印線は、図５（b）に示す位置に３つの振動モータ４を設けた場合の振動を表している。
【００４２】
図５（ｃ）に示すように、振動モータ４がタッチパネル２の重心位置に配置されれば、振動モータ４が１個だけでも、タッチパネル２全域を均一に振動させることができるが、振動量を増大するには限界がある。３つの振動モータ４を図５（b）のように配置することで、タッチパネル２全域を、均一かつ十分な振動量で振動させることができる。
【００４３】
上述した実施形態では、モータ本体９から突き出た回転軸８に偏って錘７を取り付けた振動モータ４を用いる例を説明したが、本実施形態に適用可能な振動モータ４は、上述したものに限定されない。例えば、モータ本体９の内部に錘７が収納された扁平型のステッピングモータ（以下、扁平振動モータ４ａと呼ぶ）で振動モータ４を構成してもよい。
【００４４】
図６（ａ）は３個の扁平振動モータ４ａをタッチパネル２に取り付けた入力装置１の一変形例を示す斜視図、図６（ｂ）はタッチパネル２の入力操作面の振動方向を矢印で表した図である。図５の振動モータ４を用いた場合は、振動モータ４の回転軸８をタッチパネル２の入力操作面に略平行に配置するのに対して、図６（ａ）の扁平振動モータ４ａを用いた場合は、扁平振動モータ４ａの回転軸８をタッチパネル２の入力操作面に略直角に配置する。
【００４５】
扁平振動モータ４ａは、錘７が内蔵されていて、外部からは錘７の回転位置がわからないため、例えば錘７に磁石を取り付けて、磁気センサを用いて錘７の回転位置を検出すればよい。あるいは、扁平振動モータ４ａ内に錘７の通過を検出するセンサを内蔵して、このセンサを用いて錘７の回転位置を検出してもよい。
【００４６】
図６（ｂ）の矢印に示すように、図６（ａ）の３個の扁平振動モータ４ａを、錘７の回転位置を合わせて回転させることで、タッチパネル２の全域を均一に振動させることができる。
【００４７】
タッチパネル２の長手方向の長さが短手方向の長さよりもはるかに長い場合は、図５や図６に示すように、長手方向に沿ってのみ複数の振動モータ４を配置すればよいが、タッチパネル２の短手方向の長さが長手方向の長さとさほど変わらない場合は、タッチパネル２の長手方向だけでなく、短手方向にも、振動モータ４を配置するのが望ましい。
【００４８】
なお、図５と図６では、タッチパネル２の上に振動モータ４，４ａを配置しているように図示しているが、実際には、振動モータ４，４ａは、タッチパネル２の入力操作面とは反対側の面もしくはタッチパネル２に結合された構造体に配置される。
【００４９】
上述した実施形態では、タッチパネル２に直接、振動モータ４または４ａを取り付ける例を説明したが、タッチパネル２とは別の基板に振動モータ４または４ａを取り付けてもよい。
【００５０】
図７は本発明の一変形例に係る入力装置１ａの側面図である。図７の入力装置１ａは、タッチパネル２の下面側に略平行に配置される基板１５と、この基板１５上に取り付けられる複数の振動モータ４と、基板１５とタッチパネル２とを接合する複数のスペーサ１６とを備えている。図７では省略しているが、図７の入力装置１ａも、図１と同様に、タッチパネルＩＣ、モータドライバおよびモータドライブ信号生成器を備えている。なお、図７のＸは、錘７の重心位置を表している。
【００５１】
複数の振動モータ４を同期させて回転させると、基板１５の全域が均一に振動し、その振動は、スペーサ１６を介してタッチパネル２に伝達される。スペーサ１６を、均等な間隔で複数個設けておけば、タッチパネル２の全域を均一に振動させることができる。
【００５２】
このように、本実施形態では、タッチパネル２の入力操作面の反対側の面あるいはタッチパネル２に結合された構造体に、複数の振動モータ４を取り付けて、各振動モータ４の錘７の位置を揃えた状態で、各振動モータ４を同期させて回転させるため、各振動モータ４の回転速度、回転方向および回転タイミングを揃えることができ、各振動モータ４の振動方向および振動量が同じになって、結果としてタッチパネル２の全域を均一に振動させることができる。
【００５３】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  入力装置
２  タッチパネル
３  タッチパネルＩＣ
４  振動モータ
４ａ  扁平振動モータ
５  モータドライバ
６  モータドライブ信号生成器
７  錘
８  回転軸
９  モータ本体
【図１】
2013050920.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013050920.tif 000007
【図６】
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【図７】
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